Sistemi per la produzione di enzimi industriali finalizzati alla valorizzazione di scarti agroalimentari

La demolizione idrolitica delle pareti cellulari delle piante tramite enzimi lignocellulosici è quindi uno degli approcci più studiati della valorizzazione di scarti agricoli per il recupero di fitochimici di valore come secondary chemical building block per la chimica industriale. White rot fungi come il Pleurotus ostreatus producono una vasta gamma di enzimi extracellulari che degradano substrati lignocellulosici complessi in sostanze solubili per essere utilizzati come nutrienti. In questo lavoro abbiamo studiato la produzione di diversi tipi di enzimi lignocellulosici quali cellulase, xilanase, pectinase, laccase, perossidase e arylesterase (caffeoilesterase e feruloilesterase), indotte dalla crescita di Pleurotus ostreatus in fermentazione allo stato solido (SSF) di sottoprodotti agroalimentari (graspi d’uva, vinaccioli, lolla di riso, paglia di grano e crusca di grano) come substrati. Negli ultimi anni, SSF ha ricevuto sempre più interesse da parte dei ricercatori, dal momento che diversi studi per produzioni di enzimi, aromi, coloranti e altre sostanze di interesse per l' industria alimentare hanno dimostrato che SSF può dare rendimenti più elevati o migliorare le caratteristiche del prodotto rispetto alla fermentazione sommersa. L’utilizzo dei sottoprodotti agroalimentari come substrati nei processi SSF, fornisce una via alternativa e di valore, alternativa a questi residui altrimenti sotto/o non utilizzati. L'efficienza del processo di fermentazione è stato ulteriormente studiato attraverso trattamenti meccanici di estrusione del substrato , in grado di promuovere il recupero dell’enzima e di aumentare l'attività prodotta. Le attività enzimatiche prodotte dalla fermentazione sono strettamente dipendente della rimozione periodica degli enzimi prodotti. Le diverse matrici vegetali utilizzate hanno presentato diversi fenomeni induttivi delle specifiche attività enzimatiche. I processi SSF hanno dimostrato una buona capacità di produrre enzimi extracellulari in grado di essere utilizzati successivamente nei processi idrolitici di bioraffinazione per la valorizzazione dei prodotti agroalimentari.

The hydrolytic demolition of the plant cell walls by lignocellulosic enzymes is then one of the most studied approaches to the valorization of agricultural wastes for the recovery of high value phytochemicals such as secondary chemical building block for the industrial chemistry. White rot fungi such as Pleurotus ostreatus produce a wide range of extracellular enzymes to degrade complex lignocellulosic substrates into soluble substances that can be used as nutrients. In this paper we have studied the production of different kinds of lignocellulosic enzymes such as cellulase, xylanase, pectinase, laccase, peroxidase and arylesterase (caffeoyl esterase and feruloyl esterase) induced by the growth of Pleurotus ostreatus in solid state fermentation (SSF) by agro-food wastes (such as grape stalks, grape seed, rice husk, wheat straw and wheat bran) as substrates. In recent years, solid state fermentation (SSF) has received more and more interest from researchers, since several studies for enzymes, flavours, colorants and other substances of interest to the food industry have shown that SSF can give higher yields or better product characteristics than submerged fermentation. Using of agro-industrial residues as substrates in SSF processes provides an alternative avenue and value-addition to these otherwise under- or not-utilized residues. The efficiency of the fermentation process has been further studied through mechanical treatments of extrusion of the substrate, able to promote the recovery enzyme and increase the activity produced. The enzymatic activities produced by fermentation were strictly dependent to the periodic removal of the produced enzymes. The different plant matrices used have presented different inductive phenomena for specific enzyme activities. The processes of SSF have shown a good ability to produce extracellular enzymes able to be used later in the hydrolytic processes of biorefining for the enhancement of integrated agro-food products.